Che cosa sono i fattori che influenza la carica della batteria?

Notizie di immagazzinamento dell'energia della Cina:

Le batterie al litio sono chiamate «tipo» batterie della sedia di oscillazione. Gli ioni caricati si muovono fra gli elettrodi positivi e negativi per realizzare il trasferimento di carica, verso potere del rifornimento ai circuiti esterni o verso la tassa dalle alimentazioni esterne.
Durante il processo caricantesi specifico, la tensione esterna si applica ai due pali della batteria, gli ioni del litio deintercalated dal materiale positivo dell'elettrodo, entrano nell'elettrolito ed allo stesso tempo, gli elettroni in eccesso sono generati per passare tramite il collettore di corrente positivo e si muovono verso l'elettrodo negativo tramite un circuito esterno; gli ioni del litio sono nell'elettrolito. L'elettrodo positivo avanza verso l'elettrodo negativo ed attraversa il separatore per raggiungere l'elettrodo negativo; il film di SEI che passa attraverso la superficie dell'elettrodo negativo è incastonato nella struttura stratificata della grafite negativa ed è legato all'elettrone.
Durante l'intera operazione dell'elettrone e dello ione, la struttura della batteria che colpisce il trasferimento di carica, se elettrochimico o fisico, avrà un impatto sulla prestazione veloce della tassa.
Digiunano i requisiti della tassa per varie parti della batteria
Per la batteria, se volete migliorare la prestazione di potere, dovete lavorare duro in tutti gli aspetti della batteria, compreso l'elettrodo positivo, l'elettrodo negativo, l'elettrolito, il diaframma e la progettazione strutturale.

elettrodo positivo
Infatti, quasi tutti i tipi di materiali del catodo possono essere usati per fare le batterie del rapido materiale di riempimento. Le prestazioni principali richieste per essere garantito comprendono la conduttanza (riduzione di resistenza interna), la diffusione (cinetica di reazione garantita), la longevità (nessuna necessità di spiegare) e la sicurezza (non richiesta). Spieghi), la prestazione d'elaborazione adeguata (l'area specifica non può essere troppo grande, non riduce le reazioni secondarie, per i servizi della sicurezza).
Naturalmente, i problemi da risolvere per ogni materiale specifico possono variare, ma i nostri materiali comuni del catodo possono essere ottimizzati con una serie di ottimizzazioni, ma i materiali differenti sono inoltre differenti:
Il fosfato del ferro di A. Lithium può di più essere messo a fuoco sulla soluzione dei problemi di conduttanza e della bassa temperatura. Il rivestimento del carbonio, il nanocrystallization moderato (nota che è moderato, definitivamente benissimo quanto la logica semplice), la formazione di conduttori ionici sulla superficie delle particelle è la strategia più tipica.
La B, il materiale ternario stesso ha una buona conduttanza, ma la sua reattività è troppo alta, in modo dal materiale ternario ha poco lavoro del nanocrystallization (nanocrystallization non è un antidoto al miglioramento della prestazione del materiale metallurgico, particolarmente nel campo delle batterie. Ci sono a volte molte reazioni nel sistema. La più attenzione è pagata agli effetti collaterali della sicurezza e di inibizione (ed elettrolito). Dopo tutto, l'obiettivo principale dei materiali ternari è la sicurezza. Gli incidenti recenti della sicurezza della batteria sono inoltre frequenti. Presenti gli più alti requisiti.
La C, manganato del litio è più importante per vita, là è molte batterie della rapido tassa del manganato del litio sul mercato.
elettrodo negativo
Quando l'Accumulatore litio-ione è caricato, il litio migra all'elettrodo negativo. Il potenziale eccessivamente alto causato dalla tassa veloce ed a corrente forte causerà il potenziale di elettrodo negativo essere più negativo. Attualmente, la pressione dell'elettrodo negativo rapidamente che accetta il litio diventerà più grande e la tendenza a generare i dendrites del litio diventerà più grande. Di conseguenza, l'elettrodo negativo deve non solo soddisfare la diffusione del litio durante velocemente caricarsi. I requisiti cinetici, ma anche risolvere i problemi di sicurezza causati dalla tendenza aumentata di formazione del dendrite del litio, in modo dalla difficoltà tecnica principale del centro caricantesi veloce è l'inserzione degli ioni del litio nell'elettrodo negativo.
A. attualmente, il materiale dominante dell'anodo nel mercato è ancora grafite (che rappresenta circa 90% della quota di mercato), la causa di origine è nessuno--a buon mercato e la densità d'elaborazione completa di energia e della prestazione della grafite è eccellenti e gli svantaggi sono relativamente pochi. Naturalmente, gli anodi della grafite inoltre hanno problemi. La superficie è sensibile agli elettroliti e la reazione di intercalare del litio ha forte direzionalità. Di conseguenza, è necessario pricipalmente da lavorare duro per effettuare il trattamento di superficie della grafite, per migliorare la sua stabilità strutturale e per promuovere la diffusione degli ioni del litio sul substrato. direzione.
Il carbonio di B. Hard ed i materiali di carbonio molli inoltre si sono sviluppati negli ultimi anni: i materiali di carbonio duri hanno l'alto potenziale di inserzione del litio, i micropori nei materiali e buona cinetica di reazione; ed i materiali di carbonio molli hanno buona compatibilità con gli elettroliti, MCMB i materiali sono inoltre molto rappresentativi, ma i materiali di carbonio duri e molli sono generalmente bassi nell'efficienza e su nel costo (ed immagini che la grafite sia economica come spero da un punto di vista industriale), in modo dall'importo è molto che la grafite e di più utilizzato in alcune specialità. Sulla batteria.
C, come circa il titanato del litio? per metterlo semplicemente: il titanato del litio presenta i vantaggi di densità di alto potere, più sicuri e gli svantaggi ovvi. La densità di energia è molto bassa ed il costo di calcolo è alto secondo Wh. Di conseguenza, il punto di vista della batteria del titanato del litio è una tecnologia utile che è vantaggiosa in determinate occasioni, ma non è adatto a molte occasioni dove il costo e l'autonomia di volo sono alti.
La D, materiale dell'anodo del silicio è una direzione importante dello sviluppo, il nuovi 18650 che di Panasonic la batteria ha cominciato il processo commerciale per tali materiali. Ma come raggiungere un equilibrio fra l'inseguimento della prestazione in nanotecnologia ed i requisiti generali della micron-scala dell'industria della batteria dei materiali è ancora un compito provocatorio.

Diaframma
Per le batterie di potere, l'operazione a corrente forte fissa gli più alti requisiti della sicurezza e della longevità. La tecnologia del rivestimento del diaframma è inseparabile. Le membrane rivestite ceramiche rapidamente stanno essendo via spinto dovuto la loro alta sicurezza e la capacità consumare le impurità nell'elettrolito. Particolarmente per la sicurezza delle batterie ternarie, l'effetto della sicurezza è particolarmente notevole.
Il sistema principale attualmente utilizzato in diaframmi ceramici è di ricoprire le particelle dell'allumina sulla superficie dei diaframmi convenzionali. Un approccio relativamente novello è di ricoprire le fibre solide dell'elettrolito sulla membrana. Tali membrane hanno la resistenza interna più bassa e contributo meccanico alla membrana. Eccellente e ha una tendenza più bassa a bloccare il foro del diaframma durante il servizio.
Dopo il rivestimento, il separatore ha buona stabilità. Anche se la temperatura è relativamente alta, non è facile da restringersi e deformare, provocando il cortocircuito. L'energia il Co., la srl, supporto tecnico di Jiangsu Qingtao del ricercatore accademico della scuola dell'università di Tsinghua dei materiali, ha alcuni aspetti rappresentativi a tale riguardo. Il lavoro, il diaframma è indicato sotto.
Elettrolito
L'elettrolito ha una grande influenza sulla prestazione di un Accumulatore litio-ione rapido fatto pagare. Per assicurare la stabilità e la sicurezza della batteria nell'ambito della tassa veloce ed a corrente forte, l'elettrolito dovrebbe incontrare le seguenti caratteristiche: A) non può essere decomposto, B) la conducibilità è alto, C) è inerte al positivo ed i materiali negativi, non possono reagire o dissolversi.
Se questi requisiti devono essere incontrati, la chiave è di usare gli additivi e gli elettroliti funzionali. Per esempio, la sicurezza delle batterie rapido fatte pagare ternarie notevolmente è colpita da. È necessario da aggiungere i vari additivi ignifugi ed anti-sovraccaricato anti alti della temperatura, per proteggerli fino ad un certo punto. Il problema di vecchia batteria del titanato del litio, la flatulenza ad alta temperatura, inoltre dipende dall'elettrolito funzionale ad alta temperatura.
Progettazione della struttura della batteria
Una strategia di ottimizzazione tipica è impilato CONTRO il tipo di bobina. Gli elettrodi della batteria laminata sono equivalenti ad una relazione parallela ed il tipo di bobina è equivalente ad un collegamento in serie. Di conseguenza, la resistenza interna del precedente è molto più piccola ed è più adatto a tipo di potere. occasione.
Inoltre, potete lavorare la persona dura il numero dei pali per risolvere i problemi di dissipazione di calore e della resistenza interna. Inoltre, l'uso dei materiali dell'elettrodo della alto-conducibilità, l'uso degli agenti più conduttivi ed il rivestimento degli elettrodi più sottili sono inoltre strategie che possono essere considerate.
In breve, i fattori che colpiscono il movimento della tassa interna della batteria ed il tasso di incastonatura della cavità dell'elettrodo colpiranno la rapida che caricano la capacità della batteria al litio.

中国储能网讯: 电池 «del 摇椅型» del 锂电池被称为, 带电离子在正负极之间运动, 实现电荷转移,。 del 给外部电路供电或者从外部电源充电

具体的充电过程中, 外电压加载在电池的两极, 锂离子从正极材料中脱嵌, 进入电解液中, 同时产生多余电子通过正极集流体, 经外部电路向负极运动; 锂离子在电解液中从正极向负极运动, 穿过隔膜到达负极; 膜嵌入到负极石墨层状结构中 del 经过负极表面的 SEI,。 del 并与电子结合

在整个离子和电子的运行过程中, 对电荷转移产生影响的电池结构, 无论电化学的还是物理的,。 del 都将对快速充电性能产生影响

快充对电池各部分的要求

对于电池来说, 如果要提升功率性能, 需要在电池整体的各个环节中都下功夫,。 del 隔膜和结构设计等 del、 del 电解液 del、 del 负极 del、 del 主要包括正极

正极

实际上, 各种正极材料几乎都可以用来制造快充型电池, 适当的加工性能 del、 del 安全 del、 del 寿命 del、 del 扩散 del、 del 主要需要保证的性能包括电导 (减少内阻) (保证反应动力学) (不需要解释) (不需要解释) (比表面积不可太大, 减少副反应,。 del 为安全服务)

当然, 对于每种具体材料要解决的问题可能有所差异, 但是我们一般常见的正极材料都可以通过一系列的优化来满足这些要求, 但是不同材料也有所区别:

Un。 del 低温方面的问题 del、 del 磷酸铁锂可能更侧重于解决电导 del、进行碳包覆, 适度纳米化 (注意, 是适度, 绝对不是越细越好的简单逻辑),。 del 在颗粒表面处理形成离子导体都是最为典型的策略

三元材料本身电导已经比较好 del、 di B, 但是其反应活性太高, 因此三元材料少有进行纳米化的工作 (纳米化可不是什么万金油式的材料性能提升的解药, 尤其是在电池领域中有时还有好多反作用), 副反应 del 更多在注重安全性和抑制 (与电解液的), 毕竟目前三元材料的一大命门就在于安全,。 del 近来的电池安全事故频发也对此方面提出了更高的要求

锰酸锂是则对于寿命更为看重 del、 di C,。 del 目前市面上也有不少锰酸锂系的快充电池

负极

锂离子电池充电的时候,。 del 锂向负极迁移而快充大电流带来的过高电位会导致负极电位更负, 此时负极迅速接纳锂的压力会变大, 生成锂枝晶的倾向会变大, 因此快充时负极不仅要满足锂扩散的动力学要求, 更要解决锂枝晶生成倾向加剧带来的安全性问题,。 del 所以快充电芯实际上主要的技术难点为锂离子在负极的嵌入

Un 目前市场上占有统治地位的负极材料仍然是石墨 del、 (左右) del 占市场份额的 90%, 根本原因无他 — — 便宜, 能量密度方面都比较优秀 del、 del 以及石墨综合的加工性能,。 del 缺点相对较少石墨负极当然也有问题, 其表面对于电解液较为敏感, 锂的嵌入反应带有强的方向性, 因此进行石墨表面处理, 提高其结构稳定性,。 del 促进锂离子在基上的扩散是主要需要努力的方向

硬碳和软碳类材料近年来也有不少的发展 del、 di B: 硬碳材料嵌锂电位高, 材料中有微孔因此反应动力学性能良好; 而软碳材料与电解液相容性好, 材料也很有代表性 di MCMB, 只是硬软碳材料普遍效率偏低, 成本较高 (而且想像石墨一样便宜恐怕从工业角度上看希望不大), 因此目前用量远不及石墨,。 del 更多用在一些特种电池上

钛酸锂如何 del、 di C? 简单说一下: 钛酸锂的优点是功率密度高, 较安全, 缺点也明显, 能量密度很低,。 del 计算成本很高 di Wh del 按因此对于钛酸锂电池的观点是一种有用的在特定场合下有优势的技术,。 del 续航里程要求较高的场合并不太适用 del、 del 但是对于很多对成本

硅负极材料是重要的发展方向 del、 di D,。 del 电池已经开始了对此类材料的商用进程 del 松下的新型 18650但是如何在纳米化追求性能与电池工业对于材料的一般微米级的要求方面达到一个平衡,。 del 仍是比较有挑战性的工作

隔膜

对于功率型电池,。 del 寿命上提供了更高的要求 del、 del 大电流工作对其安全隔膜涂层技术是绕不开的, 可以消耗电解液中杂质等特性正在迅速推开 del、 del 陶瓷涂层隔膜因为其高安全,。 del 尤其对于三元电池安全性的提升效果格外显著

陶瓷隔膜目前主要使用的体系是把氧化铝颗粒涂布在传统隔膜表面, 比较新颖的做法是将固态电解质纤维涂在隔膜上, 这样的隔膜的内阻更低, 纤维对于隔膜的力学支撑效果更优,。 del 而且在服役过程中其堵塞隔膜孔的倾向更低

涂层以后的隔膜, 稳定性好, 即使温度比较高, 也不容易收缩变形导致短路, 清华大学材料学院南策文院士课题组技术支持的江苏清陶能源公司在此方面就有一些代表性的工作,。 del 隔膜如下图所示

电解液

。 del 电解液对于快充锂离子电池的性能影响很大要保证电池在快充大电流下的稳定和安全性, 此时电解液要满足以下几个特性: 不能分解 di A), 导电率要高 di B), 对正负极材料是惰性的 di C),。 del 不能反应或溶解

如果要达到这几个要求,。 del 关键要用到添加剂和功能电解质比如三元快充电池的安全受其影响很大, 防过充电类的添加剂保护 del、 del 阻燃类 del、 del 必须向其中加入各种抗高温类,。 del 才能一定程度上提高其安全性而钛酸锂电池的老大难问题, 高温胀气,。 del 也得靠高温功能型电解液改善

电池结构设计

典型的一个优化策略就是叠层式 CONTRO 卷绕式, 叠层式电池的电极之间相当于是并联关系, 卷绕式则相当于是串联, 因此前者内阻要小的多,。 del 更适合用于功率型场合

另外也可以在极耳数目上下功夫,。 del 解决内阻和散热问题。 del 涂布更薄的电极也都是可以考虑的策略 del、 del 使用更多的导电剂 del、 del 此外使用高电导的电极材料

总之, 影响电池内部电荷移动和嵌入电极孔穴速率的因素,。 del 都会影响锂电池快速充电能力